Thermoacoustic coupling in liquid-fueled dry low emission gas turbine combustors for electrical power generation
用于发电的液体燃料干式低排放燃气轮机燃烧室中的热声耦合
基本信息
- 批准号:515554-2017
- 负责人:
- 金额:$ 7.19万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Collaborative Research and Development Grants
- 财政年份:2017
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2017-01-01 至 2018-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This Collaborative Research and Development (CRD) project between the University of Toronto Institute for Aerospace Studies (UTIAS) Experimental Engines (E2) Lab, GE Canada, and the GE Global Research Center (GRC) focuses on preventing thermoacoustic instabilities in gas turbine engines used for electrical power generation. The specific focus is on instabilities arising during the use of liquid fuel in 'dual-fuel' dry low emission combustors. These instabilities are a primary challenge in the design and deployment of robust, low-emission, fuel-flexible power generation engines.Laser and optical measurement techniques developed in the E2 Lab will be deployed at GE GRC to obtain data in realistic gas turbine hardware operating at practical conditions, viz. pressures up to 1.5 MPa, reactant temperatures up to 625 K, combustor thermal powers exceeding 1 MW. The diagnostics to be deployed include high-speed stereoscopic particle image velocimetry (SPIV), fuel droplet scattering, and multi-species chemiluminescence to obtain gas-phase and liquid velocity fields, fuel spray distributions, and heat release rate distributions, respectively. Five experimental campaigns at GRC are planned over the duration of the project, covering various phenomena and conditions. To our knowledge, the resultant data will constitute the most complete experimental information obtained on thermoacoustic instabilities at practical gas turbine conditions.These data will be mined to explain the flow/fuel/flame/pressure coupling that sets the thermoacoustic forcing in various situations. For example, we will explain the initial coupling that allows high-amplitude oscillations to grow from noise. We also will explain the coupling driving the final sustained high-amplitude oscillations. These mechanistic insights will be used to construct a reduced order semi-empirical model for the thermoacoustic forcing. Ultimately, the data will be used to understand thermoacoustic instabilities, improve combustor design, and develop best practices for simulating thermoacoustic instabilities using computationalfluid dynamics.
多伦多大学航空航天研究所(UTIAS)实验发动机(E2)实验室、通用电气加拿大公司和通用电气全球研究中心(GRC)之间的这一合作研发(CRD)项目侧重于防止用于发电的燃气涡轮机发动机中的热声不稳定性。具体的重点是在“双燃料”干式低排放燃烧室中使用液体燃料时产生的不稳定性。这些不稳定性是设计和部署坚固耐用、低排放、燃料灵活的发电发动机的主要挑战。E2实验室开发的激光和光学测量技术将在GE GRC部署,以获得在实际条件下(即压力高达1.5 MPa,反应物温度高达625 K,燃烧室热功率超过1 MW)运行的真实燃气涡轮机硬件中的数据。要部署的诊断包括高速立体粒子图像测速(SPIV),燃料液滴散射,和多物种化学发光,以获得气相和液体的速度场,燃料喷雾分布,和热释放率分布,分别。在项目期间,计划在GRC进行五次实验活动,涵盖各种现象和条件。据我们所知,所得数据将构成在实际燃气涡轮机条件下获得的最完整的热声不稳定性实验信息。这些数据将被挖掘,以解释在各种情况下设置热声强迫的流量/燃料/火焰/压力耦合。例如,我们将解释允许高振幅振荡从噪声增长的初始耦合。我们还将解释驱动最终持续高振幅振荡的耦合。这些机制的见解将被用来构建一个降阶的半经验模型的热声强迫。最终,这些数据将用于了解热声不稳定性,改进燃烧室设计,并开发使用计算流体动力学模拟热声不稳定性的最佳实践。
项目成果
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专著数量(0)
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